7.13
転位は、宿主細胞のゲノムを乗っ取るために、さまざまな病原体によって広く使用されています。
このプロセスを使用する致命的な病原体の1つのクラスは、レトロウイルスと呼ばれます。宿主細胞の外部では、レトロウイルスは脂質に包まれたコアタンパク質シェルまたはキャプシドとして存在します。
カプシドには、ウイルスのタンパク質と酵素、および3つの主要なタンパク質タイプをコードする二量体RNAゲノムが含まれています。
1つ目は、ウイルス粒子のコア構造を形成するグループ特異的抗原または「ギャグ」タンパク質です。2つ目は、特定の宿主細胞表面受容体を認識し、結合を可能にするエンベロープタンパク質をコードするものです。最後に、逆転写酵素酵素、インテグラーゼ、RNase HなどのPolタンパク質をコードする遺伝子が含まれています。
細胞に感染すると、レトロウイルスはその脂質エンベロープを宿主細胞膜と融合させます。細胞内に入ると、タンパク質のカプシドは失われ、ウイルスの逆転写酵素はウイルスのゲノムRNAを一本鎖DNAに転写し、DNA/RNA二本鎖としてウイルスRNAに結合します。
次に、RNase HがRNAテンプレートを分解し、逆転写酵素が相補的なDNA鎖を合成して、プロウイルスDNAとして知られるウイルスゲノムの二本鎖DNAコピーを作成します。次に、ウイルス酵素インテグラーゼが宿主DNAを切断し、プロウイルスDNAを宿主ゲノムに結合します。
レトロウイルスは、内因性または外因性に分類できます。内因性レトロウイルスは非病原性であり、無害な転位要素として細胞内に残ります。ヒトゲノムには、そのようなウイルスのコピーが100〜1,000コピー含まれています。
2番目のグループである外因性レトロウイルスまたは「エキソウイルス」は病原体です。彼らは細胞に侵入し、宿主細胞の複製および翻訳機構を利用して、ウイルスのコピーをさらに作成し、ウイルスにコードされたタンパク質を生成します。これらのよく知られた例には、エイズウイルス、T細胞白血病、B型肝炎などがあります。
レトロウイルスとレトロトランスポゾンは両方とも、その遺伝要素のコピーを宿主細胞のゲノムに挿入します。したがって、ウイルス遺伝子は、宿主ゲノムが複製または翻訳されるときに受け継がれます。 典型的なレトロウイルスDNA配列には、その構造構築と分子寄生虫としての機能に必要なさまざまなタンパク質をコードする3~4つの遺伝子が含まれています。 このDNAは単一のmRNAに転写され、その構造は従来のmRNAと非常によく似ています。つまり、5’末端がキャップされ、3’末端がポリアデニル化されています。 したがって、宿主細胞のリボソームはレトロウイルスのmRNAをポリタンパク質の一本鎖に翻訳します。 一部のレトロウイルスは、ウイルスにコードされたプロテアーゼを使用して、この一本鎖をビリオン構築に必要なタンパク質に加工します。 次に、レトロウイルスmRNAはgagタンパク質とともにコアにパッケージングされ、キャプシドタンパク質によってカプセル化されます。 細胞からウイルスを放出するために、宿主細胞膜の脂質二重層の一部が切り取られ、ウイルスの外殻が形成されます。その後、組み立てられたウイルス粒子が放出されて、感染サイクルが継続されます。
レトロウイルスのライフサイクルにおける転移のような出来事は偶然ではありません。 現在のレトロウイルスは、海洋に生息していた古代のレトロウイルス系統であるフォーミーウイルスから進化したと考えられています。 魚などの脊椎動物には、泡状ウイルスを捕捉するエンベロープタンパク質をコードする遺伝子のレトロトランスポゾンが含まれていました。
レトロトランスポゾンとレトロウイルスとの密接な関係は今日でも存在します。 両者を区別する主な要因は、レトロトランスポゾンはキャプシドタンパク質を形成できるが、ウイルスエンベロープを合成できないことです。 したがって、成熟ウイルス粒子は形成されず、レトロトランスポゾンはある細胞から別の細胞に水平移動できません。
ヒトゲノムの塩基配列を解析したところ、ヒトゲノムの8%にレトロウイルス要素が潜伏状態ではあるものの含まれていることが明らかになりました。これらの要素は古代のレトロウイルスの「化石」であると考えられており、ウイルスだけでなく脊椎の進化を理解するのにも非常に役立ちます。
転位は、宿主細胞のゲノムを乗っ取るために、さまざまな病原体によって広く使用されています。
このプロセスを使用する致命的な病原体の1つのクラスは、レトロウイルスと呼ばれます。宿主細胞の外部では、レトロウイルスは脂質に包まれたコアタンパク質シェルまたはキャプシドとして存在します。
カプシドには、ウイルスのタンパク質と酵素、および3つの主要なタンパク質タイプをコードする二量体RNAゲノムが含まれています。
1つ目は、ウイルス粒子のコア構造を形成するグループ特異的抗原または「ギャグ」タンパク質です。2つ目は、特定の宿主細胞表面受容体を認識し、結合を可能にするエンベロープタンパク質をコードするものです。最後に、逆転写酵素酵素、インテグラーゼ、RNase HなどのPolタンパク質をコードする遺伝子が含まれています。
細胞に感染すると、レトロウイルスはその脂質エンベロープを宿主細胞膜と融合させます。細胞内に入ると、タンパク質のカプシドは失われ、ウイルスの逆転写酵素はウイルスのゲノムRNAを一本鎖DNAに転写し、DNA/RNA二本鎖としてウイルスRNAに結合します。
次に、RNase HがRNAテンプレートを分解し、逆転写酵素が相補的なDNA鎖を合成して、プロウイルスDNAとして知られるウイルスゲノムの二本鎖DNAコピーを作成します。次に、ウイルス酵素インテグラーゼが宿主DNAを切断し、プロウイルスDNAを宿主ゲノムに結合します。
レトロウイルスは、内因性または外因性に分類できます。内因性レトロウイルスは非病原性であり、無害な転位要素として細胞内に残ります。ヒトゲノムには、そのようなウイルスのコピーが100〜1,000コピー含まれています。
2番目のグループである外因性レトロウイルスまたは「エキソウイルス」は病原体です。彼らは細胞に侵入し、宿主細胞の複製および翻訳機構を利用して、ウイルスのコピーをさらに作成し、ウイルスにコードされたタンパク質を生成します。これらのよく知られた例には、エイズウイルス、T細胞白血病、B型肝炎などがあります。
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